TW201308636A - 色素增感太陽能電池及色素增感太陽能電池之製作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種色素增感太陽能電池，其具備：負極基板、在該負極基板上所形成的附載增感劑之光電轉換層、在該光電轉換層上所形成的電解質層、與在該電解質層上所形成的對向電極；該對向電極係具備：透明基材、在該透明基材上所形成的透明導電層、在該透明導電層上所設置的具有既定圖案形狀之金屬配線層、藉由含有絕緣性樹脂之材料所形成的被覆具有該既定圖案形狀的金屬配線層之保護層、及被覆該透明導電層與該保護層之觸媒層。

Description

色素增感太陽能電池及色素增感太陽能電池之製作方法
本發明係關於一種色素增感太陽能電池。更詳言之，本發明係關於一種藉由透過對向於負極所設置的對向電極(正極)而照光後發電之色素增感太陽能電池。
色素增感太陽能電池係根據瑞士之Grätzel等所開發，具有光電轉換效率高、製造成本便宜等之優點，作為新型之太陽能電池而備受矚目(例如，參閱日本專利第4638973號公報等)。
如第1圖所示，色素增感太陽能電池係在負極7之上具有使電解質層8介於中間而設置正極11之結構。又，如第1圖所示，該負極7係具有：電極基板1，在透明玻璃或透明樹脂薄膜等之透明基材1a之上設置透明導電膜1b(例如，ITO膜)；與多孔質層3，設置於此電極基板1之透明導電膜1b上，且利用使增感劑(例如，Ru色素)5吸附於其表面之二氧化鈦等之金屬半導體後形成。
於如此結構之色素增感太陽能電池中，若從負極7側照射可見光時，增感劑(光電轉換材料)5將會被激發，從基態遷移至激態。又，於被激發之光電轉換材料5中所含之電子係被注入以半導體所形成的多孔質層3之傳導帶，通過外部電路12而移動至正極11。還有，移動至正極11之電子係藉由電解液中之離子而被運送至光電轉換材料5，回到原本之狀態。藉由重複上述之過程而汲取電能。由於上述之色素增感太陽能電池的發電機制係不同 於pn接合型光電轉換元件，光之捕捉與電子傳導係在個別的場所進行，非常相似於植物之光電轉換程序的機制。
但是，如上所述，透過電極基板1而對光電轉換材料5進行光照射之情形下，由於透明導電膜1b之電阻大，若使單元(發揮作為電池之機能的發電最小單元)大型化時，會發生內部電阻上升或是轉換效率大幅降低之問題。
為了解決如此之問題，於專利文獻1中，已揭示一種色素增感太陽能電池，其係藉由透過負極之對向電極(正極)而照光後進行發電。於此結構之太陽能電池中，由於使在負極側所設置的電極基板介於中間而未被光照射到，能夠將已附載色素之半導體多孔質層直接設置於低電阻金屬基體中。因而，藉由使用此結構之太陽能電池而能夠有效避免因單元之大型化所造成的內部電阻上升、及轉換效率降低。
然而，使用如在專利文獻1中所揭示之對向電極之情形，由於因單元之大型化而導致對向電極之內部電阻上升，光電轉換效率將會降低。又，為了僅以透明導電層而獲得既定之表面電阻值，因而必須增加透明導電層之厚度，發生對向電極之全部光線穿透率將會降低、光電轉換效率將會降低之問題。
本發明係有鑒於上述情事所進行者，其目的在於提供一種色素增感太陽能電池，其係藉由透過對向電極而照光後發電，能夠防止因單元之大型化所造成的對向電 極之內部電阻上升，進一步造成之轉換效率降低，且具優越之耐久性、歷經長期間也能夠確保安定之轉換效率。
為了解決上述之課題，本發明之第1形態之色素增感太陽能電池，其係具備：負極基板、在該負極基板上所形成的附載增感劑之光電轉換層、在該光電轉換層上所形成的電解質層、與在該電解質層上所形成的對向電極；該對向電極係具備：透明基材、在該透明基材上所形成的透明導電層、在該透明導電層上所設置的具有既定圖案形狀之金屬配線層、藉由含有絕緣性樹脂之材料所形成的被覆具有該既定圖案形狀的金屬配線層之保護層、及被覆該透明導電層與該保護層之觸媒層。
在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，該絕緣性樹脂較佳為包含氟系平坦劑。
在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，該絕緣性樹脂較佳為包含含有矽氧烷系平坦劑之平坦劑。
在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，該絕緣性樹脂較佳為包含含有丙烯酸系平坦劑之平坦劑。
又，在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，於該對向電極中，積層有該透明基材、該透明導電層、及該觸媒層之部分的全部光線穿透率較佳為60%以上95%以下之範圍內。
又，在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，於該對向電極中，該金屬配線層與該保護層被覆透明基材上之該透明導電層的面積比例較佳為2.5%以上30%以下。
又，在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，該透明導電層的表面電阻值較佳為0.1Ω/□以上1000Ω/□以下之範圍內。
又，在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，該金屬配線層較佳為由具有5×10-3Ω‧m以下之比電阻的金屬或合金而形成。
又，在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，該金屬配線層較佳為由鋁、銅、鈦、或銀而形成。
又，在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，該絕緣性保護層較佳為含有無機粒子。
又，在本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，該無機粒子係一次粒徑較佳為1nm以上5μm以下之範圍內。
又，本發明之第1形態之色素增感太陽能電池中，該觸媒層較佳為含有鉑、或含鉑化合物之化合物、或含碳之化合物、或是含導電性高分子之化合物。
又，本發明之第2形態之色素增感太陽能電池之製造方法，其具備積層有負極基板、在該負極基板上所形成的附載增感劑之光電轉換層、在該光電轉換層上所形成的電解質層、與在該電解質層上所形成的對向電極的色素增感太陽能電池中之該對向電極之製造方法，該製造方法係在透明基材上形成透明導電層，在該透明導電層上形成具有既定圖案形狀之金屬配線層，使其被覆具有該既定圖案形狀之金屬配線的方式來塗布含有保護層材料之塗液，而保護層材料係含有絕緣性樹脂，使該保護 層材料硬化而形成保護層，使其被覆該透明導電層與該保護層的方式來形成觸媒層。
若根據本發明之色素增感太陽能電池及色素增感太陽能電池之製造方法，降低用於對向電極的透明電極層之電阻的同時，也為了能夠使全部光線穿透率及開口率提高，故能夠使光電轉換效率提高。還有，若根據本發明之色素增感太陽能電池之製造方法，能夠使製造步驟之良率提高。
例如，在對向電極未設置金屬配線層之情形，藉由因單元大型化所造成的在對向電極之內部電阻將會上升，光電轉換效率將會降低。又，未設置金屬配線，為了僅以透明導電層獲得既定之表面電阻值，必須增加透明導電層之厚度。因此，對向電極之全部光線穿透率將會降低，光電轉換效率將會降低。
使用本發明之色素增感太陽能電池之情形，上述問題將會被解決，藉由透過對向電極而照光後發電，能夠防止因單元之大型化所造成的對向電極之內部電阻上升、因此造成轉換效率之降低。
又，設置金屬配線層之情形，由於金屬配線層係直接接觸於電解質層而將會劣化。其結果，光電轉換效率將會降低。使用本發明申請案之色素增感太陽能電池之情形，藉由利用保護層覆蓋金屬配線層而具優異的耐久性且歷經長期間能確保安定之轉換效率。又，於本發明中，使用絕緣性樹脂而形成保護層。由於保護層為絕緣 性，能夠防止電子從金屬配線移動至電解質層，故能夠防止光電轉換效率之降低。
[實施發明之形態]
以下，一面參閱第2圖，一面說明在本發明之色素增感太陽能電池之一實施形態。
在第2圖所示之色素增感太陽能電池係積層有電極基板10、在電極基板10上具有所形成的增感劑25之光電轉換層20、在光電轉換層20上所形成的電解質層30、在電解質層30上所形成的對向電極40。還有，對向電極40係具有：透明基材41、在透明基材上41所形成的透明導電層42、在透明導電層42上所設置的具有既定圖案形狀之金屬配線層43、藉由具有絕緣性之樹脂所形成的被覆金屬配線層43之保護層45、及被覆透明導電層42與保護層45之觸媒層47。
[電極基板]
較佳為將鋁、鈦、銅、鐵、鎳、不銹鋼、鋅、及鉬中任一種作為電極基板10使用。亦可使用不損害該金屬特性之合金以取代此等之金屬。該金屬之中，更佳為使用鋁、鈦、銅、鎳、或不銹鋼，進一步較佳使用鎳、銅、或鈦，最好使用鈦。本發明所用之金屬基板的表面電阻越低越好。較佳的表面電阻之範圍為10Ω/□以下，進一步較佳為1Ω/□以下，特佳為0.1Ω/□以下。在本發明之金屬基板之厚度較佳為10μm以上2000μm以下，進一步較佳為10μm以上1000μm以下，特佳為50μm以上200μm以下。
於此，上述表面電阻單位所用之「Ω/□」係表示每單位面積之電阻，也能夠置換成「Ω/sq.」或「Ω/cm2」。
[光電轉換層]
光電轉換層20係藉由使增感劑25附載於氧化物半導體多孔質膜21中而形成。氧化物半導體多孔質膜較佳為含有平均粒徑不同的至少2種半導體粒子。光電轉換層20係形成含有特定半導體粒子群之糊的塗膜，煅燒此塗膜後形成。如上所述，藉由利用煅燒來形成具有不同平均粒徑之半導體粒子而能夠在氧化物半導體多孔質膜中形成許多的奈米細孔。因而，能夠極其增大電極基板10每單位面積之半導體粒子表面積的比例。藉此，能夠附載充分量之增感劑，其結果，可獲得高的光吸收效率。又，氧化物半導體多孔質膜含有平均粒徑不同的2種以上之半導體粒子，例如藉由混合具有容易穿透長波長光之傾向的平均粒徑20nm左右之奈米尺寸的半導體粒子、與平均粒徑100nm左右之大粒徑的半導體粒子，而能夠使光散射、在氧化物半導體多孔質膜中之光程長度增大、充分地獲得所謂的光關閉效果。其結果，針對增感色素可獲得充分之光吸收效率，因而，在色素增感太陽能電池1中，達成高的光電轉換效率。此時，氧化物半導體多孔質膜之膜厚較佳為2μm以上20μm以下。氧化物半導體多孔質膜之膜厚更佳為5μm以上20μm以下。膜厚低於5μm之情形，由於色素之吸附量少，光電轉換效率將會降低。又，膜厚超過20μm之情形，由於氧化物半導體多孔質 膜與電極基板10之黏著力將會降低、對撞擊等之外在要因變弱，有耐久性將會降低之問題。又，若氧化物半導體多孔質膜超過20μm時，由於氧化物半導體多孔質膜之內部電阻將會上升，電壓將會降低。
[半導體粒子]
半導體粒子係由發揮電子傳遞作用之半導體而構成，具體而言，例如，可舉例：TiO2、SnO、ZnO、WO3、Nb2O5、In2O3、ZrO2、Ta2O5、或TiSrO3等之氧化物半導體；CdS、ZnS、In2S、PbS、Mo2S、WS2、Sb2S3、Bi2S3、ZnCdS2、或CuS2等之硫化物半導體；CdSe、In2Se2、WSe2、PbSe、或CdTe等之金屬硫屬化物；GaAs、Si、Se、或InP等之元素半導體等；也能夠使用例如SnO與ZnO之錯合物、TiO2與Nb2O5之錯合物等之包含此等2種以上之錯合物。又，半導體之種類並不受此等所限定，也能夠混合2種以上而使用。於上述之中，就構成半導體粒子之半導體而言，較佳為Ti、Zn、Sn、或Nb之氧化物，特佳為TiO2。就由TiO2所形成的二氧化鈦粒子而言，可舉例：銳鈦礦結晶型之粒子及金紅石結晶型之粒子。上述之粒子係兩者皆可使用，尤其，若使用銳鈦礦結晶型之二氧化鈦粒子時，在色素增感太陽能電池中，確實可獲得所期望之性能。
構成特定半導體粒子群之半導體粒子中之平均粒徑為小的半導體粒子(以下，也稱為「半導體小粒子」。)之平均粒徑較佳為3至40nm，更佳為15至25nm。又，構成特定之半導體粒子群的半導體粒子中之平均粒徑為大 的半導體粒子(以下，也稱為「半導體大粒子」。)係具有光散射能力，其平均粒徑較佳為50nm以上，更佳為80至400nm，特佳為90至120nm。
[增感劑]
就在光電轉換層20中被半導體粒子所附載的增感劑而言，只要為顯示增感作用之材料的話，並未予以特別限定，例如N3錯合物、N719錯合物(N719色素)、Ru三吡啶錯合物(黑色素)、或Ru二酮錯合物等之Ru錯合物；香豆素系色素、部花青系色素、或多烯系色素等之有機系色素；金屬紫質系色素；或酞菁色素等。於此等之中，較佳為使用Ru錯合物，尤其，由於在可見光區域具有廣的吸收光譜，較佳為使用N719色素及黑色素。N719色素係以(RuL2(NCS)2‧2TBA)所表示之化合物，Blackdye色素係以(RuL’1(NCS)3‧2TBA)所表示之化合物。但是，L係4,4’-二羧基-2,2’-二吡啶、L’係4,4’,4”-四羧基-2,2’,2”-三吡啶，TBA係四丁基銨陽離子。
此等之材料能夠單獨使用或混合2種以上而使用。
在光電轉換層20之增感劑的附載量係氧化物半導體多孔質膜之每單位表面積之量為1×10-8至1×10-7mol/cm2，較佳為3×10-8至7×10-8mol/cm2。由於增感色素之附載量在此範圍內，製作在半導體粒子之表面附載增感色素之單分子層。因此，根據在增感色素所激發的電子不會發生還原電解質部分之電解質等所生成的能量損失，可獲得充分之光吸收效率。
[電解質層]
電解質層30可為液體狀、固體狀、凝固物狀、或常溫熔融鹽狀態中任一種之狀態。例如，電解質層30為溶液狀之情形，此電解質層30較佳為由電解質、溶劑、及添加物而構成。作為電解質可使用碘化鋰、碘化鈉、碘化鉀、或碘化銫等之金屬碘化物與碘之組合；碘化四烷基銨、碘化吡啶、或碘化咪唑等之第4級銨化合物的碘鹽-碘之組合；或是溴化物-溴之組合取代該碘、碘化物。
電解質為離子性液體之情形，亦可不另外使用溶劑。電解質亦可為凝膠電解質、高分子電解質、或固體電解質，又，亦可使用有機電荷輸送物質取代電解質。製作電解質層30為溶液狀之情形的溶劑，可舉例：如乙腈、甲氧基乙腈、或丙腈之腈系溶劑；如碳酸乙烯酯之碳酸酯系溶劑；醚系溶劑或醇系溶劑等。
[透明基材]
透明基材41係藉由透明樹脂而形成。透明基材41較佳為全部光線穿透率高的材料。除了聚對苯二甲酸乙二酯(PET)以外，作為透明基材41之材料，例如也能夠使用以下列所舉例的材料等所形成的透明薄膜。
(1)聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚碸(PES)、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚-1-丁烯、聚-4-甲基-1-戊烯、或乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯等之α-烯烴彼此之無規或嵌段共聚物等之聚烯烴系樹脂。
(2)乙烯-乙酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、或是乙烯-氯乙烯共聚物等之乙烯-乙烯化合物共聚物樹脂。
(3)聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、ABS、α-甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物等之苯乙烯系樹脂。
(4)聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、或聚甲基丙烯酸甲酯等之乙烯系樹脂。
(5)耐綸6、耐綸6-6、耐綸6-10、耐綸11、或耐綸12等之聚醯胺樹脂。
(6)聚苯醚。
(7)羧甲基纖維素、或是羥乙基纖維素等之纖維素衍生物。
(8)氧化澱粉、醚化澱粉、或糊精等之澱粉。
(9)利用在上述(1)至(8)所記載之材料之混合物所形成的樹脂。
就透明基材41而言，例如適合使用厚度為80至200μm，全部光線穿透率為75%以上之基材。因為陽光係透過透明基材41而射入色素增感太陽能電池，透明基材41之全部光線穿透率係越高越好。
[透明導電層]
透明導電層42係利用濺鍍法、蒸鍍法、SPD法、CVD法等之手法而形成於透明基材41上。透明導電層42係例如由添加錫之氧化銦(ITO)、氧化錫(SnO2)、或添加氟之氧化錫(FTO)等之導電性金屬氧化物而構成。於透明導電層42中，因為要求一定光穿透性與導電性，通常其膜厚較佳為5nm至10μm左右。還有，膜厚更佳為20nm至300nm 。又，此時之透明導電層的表面電阻值較佳為1000Ω/□以下。又，透明導電層的表面電阻值較佳為0.1Ω/□以上。還有，透明導電層的表面電阻值更佳為5Ω/□以上300Ω/□以下。
[金屬配線層]
金屬配線層43係由金、銀、銅、鉑、鋁、鎳、或鈦等之金屬而形成。又，金屬配線層43係具有格子狀、條紋狀、梳子型等既定之圖案形狀。其中，金屬配線層係由鋁、銅、鈦、或銀而形成，基於低電阻之觀點，故較佳。還有，基於金屬配線層形成材料糊中所含之金屬粒子安定性之觀點，較佳為利用鋁、銅、或銀而形成金屬配線層。
顯示於第3圖之在與金屬配線層43之軸線C1相垂直的剖面上，連接至透明導電層42之面43a、與和在金屬配線層43之面43a相反側之面43b幾乎平行地形成。還有，在此剖面上，使面43a之長度較面43b之長度為長的方式來形成。若更詳細說明，在此剖面上，於規定通過面43a之中心且與垂直於面43a的基準線S時，面43a相對於基準線S之一側邊緣係配置在從相同於面43b相對於基準線S之上述面43a的方向之邊緣起離開基準線S之位置。同樣地，與面43a相對於基準線S之上述第1邊緣相反側之邊緣係配置在從與面43b相對於基準線S之上述第1邊緣側之相反側邊緣起離開基準線S之位置。亦即，在此剖面之金屬配線層43之形狀係成為相似於等腰梯形之形狀。
為了不顯著地損害透明基材41及透明導電層42之光 穿透性，較佳為使各金屬配線層43之寬度(面43a之長度)設為3,000μm以下。又，金屬配線層43之厚度(高度)並未予以特別限制，較佳為0.1至30μm。金屬配線層43係藉由具有導電性之粒子與樹脂之微粒等黏結劑(黏結劑基體)而形成。就具有形成金屬配線層43之導電性的粒子而言，例如，可舉例：金、銀、銅、鉑、鋁、鎳、或鈦等之金屬粒子。又，就樹脂而言，可舉例：含有聚酯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂之材料。此等之樹脂亦可藉由烘烤而予以去除。又，此等之樹脂亦可於不會對金屬配線層之電阻造成影響之範圍內殘存。金屬配線層形成材料係將此等之材料製成糊狀，利用網板印刷法等，使金屬配線層43成為具有既定之圖案形狀的方式來塗膜，在透明基材41之硬化基準溫度以下，使其熱硬化(熟化、烘烤)或UV硬化後形成。又，為了去除樹脂或為了增多具有導電性之粒子的接合點，金屬配線層形成材料更佳為熱硬化材料。
還有，就上述之硬化基準溫度而言，溫度較佳為利用更低於較透明基材41之熔點為高10℃的溫度，「塑膠成型品之破壞/缺陷/障害其發生原因與防止對策綜合技術資料集」、正鵠堂、昭和57年10月4日、在p438-439所記載之有機材料(熱硬化性樹脂)之使用上限溫度表中，更佳為利用較在其2之欄中所記載之值(值並未記載於其2之欄中之情形係在其1之欄中所記載之值)為低的溫度。
於將聚對苯二甲酸乙二酯作為透明基材41使用之情形下，透明基材41之熔點約為260℃，在上述文獻之其2 所記載之值為125℃。藉此，此情形下，較佳為將較約270℃為低之溫度作為透明基材41之硬化基準溫度使用，更佳為使用較125℃為低之溫度。
在較透明基材11之熔點為高10℃之溫度以上，使透明基材41硬化之情形下，發生透明基材41將會因熱劣化而變形，或透明基材41與透明導電層42之緊貼性將會降低之問題。在硬化基準溫度為60℃以下而使其熱硬化之情形下，由於在金屬配線層43之材料中所含之金屬微粒彼此之結合及熔解將會難以進行，發生導電性將會顯著地降低之問題。又，此情形下，由於也不會進行在金屬配線層43之材料中所含之黏結劑基體的去除，造成金屬配線層43之導電性降低。
於形成金屬配線層43之材料中，必要時藉由添加平坦劑，能夠於製作金屬配線層43時提高平坦性。因而，藉由添加平坦劑而在垂直於配線13之軸線C1之剖面，具有使其從兩邊緣朝向中央部而向離開透明導電層42之方向突出的方式來容易形成金屬配線層43之電極基板10側(離開金屬配線層43與透明導電層42之界面側)之面43b的效果。又，藉由選擇不妨礙再塗布之材料作為平坦劑，於金屬配線層43上積層保護層45之際，能夠使金屬配線層43與保護層45之間的緊貼性提高。金屬配線層43係體積電阻為5×10-3Ω‧m以下的話即可。體積電阻進一步較佳為1×10-4Ω‧m以下。
如第3圖所示，除了使金屬配線剖面製成相似於等腰梯形之形狀以外，如第8圖所示，金屬配線層43係在垂直 於金屬配線層43之軸線C1之剖面，接近金屬配線層43之金屬電極10之側(離開透明導電層42之側)的面43b亦可使其從兩邊緣朝向中間部而向離開透明導電層42之方向突出的方式來形成。藉由如上述般之製作金屬配線層43之形狀，保護層45係沿著金屬配線層43之形狀而幾乎以均一之厚度被覆金屬配線層43。因此，針對保護層45之形狀，在垂直於金屬配線層43之軸線的剖面，電極基板10之側面45a能夠使其從兩邊緣朝向中間部45b而向離開透明導電層42之方向突出的方式來形成。為了使金屬配線層43形成如此之形狀，藉由於利用上述網板印刷法而形成金屬配線層後，在藉熱或光照射而硬化金屬配線層形成材料之前進行靜置、平坦化而能達成。又，藉由將金屬配線層形成材料設定成既定之黏度，使平坦變得容易生成，剖面形狀將會自然地被調整。
除了利用上述網板印刷法來進行以外，金屬配線層43亦可利用鍍敷法且以光阻保護透明導電層42之一部分而形成，亦可利用轉印模型之網板印刷法或是直接描繪之噴墨法等而形成。若利用噴墨法進行直接描繪的話，即使未經平坦化亦自然地在垂直於金屬配線層43之軸線C1之剖面，金屬配線層43之面43b能夠使其從兩邊緣朝向中間部而向離開透明導電層42之方向突出的方式來形成。作為形成其他金屬配線層43之方法則能夠利用在透明基材41上形成印刷配線的蝕刻法等之習知方法而形成金屬配線層43，從金屬配線層43之上方而在透明基材41整體形成透明導電層42之方法。
如第10圖所示，金屬配線層係形成有既定之圖案。在第10圖中，金屬配線層43係在透明基材41之透明導電層42上具有格子形狀的方式來形成，但金屬配線層之圖案形狀並不受此等所限定。
[保護層]
如第3圖、第4圖所示，保護層45係以幾乎相同的厚度個別地形成在垂直於金屬配線層43之寬度方向之2個面、及金屬電極10之側面。第4圖係顯示在本發明之色素增感太陽能電池中之金屬配線層43及保護層45之俯視圖。在垂直於金屬配線層43之軸線C1的剖面，保護層45之金屬電極10之側(離開透明導電層42之側)的面15a係使其從兩邊緣朝向中間部45b而向離開透明導電層42之方向突出的方式來形成。保護層45係藉由具有絕緣性之透明樹脂而形成。就形成保護層45之材料而言，例如，可舉例：環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、矽氧烷系樹脂、磷酸酯系樹脂、三聚氰胺系樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、異丁烯樹脂、或氟樹脂等。若保護層45具有絕緣性的話，亦可藉由任意之樹脂而予以形成，顏色亦可為非透明。保護層45係藉由使上述之材料熱硬化，或使其UV硬化等後形成。
但是，就形成保護層45之材料而言，較佳為在較透明基材41之熔點為低10℃以上之溫度下而能硬化，若為游離射線硬化材料的話，則更佳。保護層為利用游離射線硬化材料所形成之情形，能夠將平坦材料添加於保護層中。
就能夠用於本發明之保護層45形成之游離射線硬化材料而言，可舉例：丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、或環氧系樹脂等。就游離射線硬化材料而言，特佳為丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂。就此時所添加的平坦材料而言，能夠使用氟系平坦材料、矽氧烷系平坦材料或丙烯酸系平坦材料。
就丙烯酸系平坦材料而言，具體而言，可舉例：BYK Chemie Japan公司製之BYK-350、BYK-352、BYK-354、BYK-355、BYK-356、BYK-358N、BYK-361N、BYK-380、BYK-392、或BYK-394等。
又，就氟系平坦材料而言，具體而言，可舉例：Ftergent 222F(Neos公司製)、F470(DIC公司製)、F489(DIC公司製)、或RS-75(DIC公司製)等。
還有，就矽氧烷系平坦材料而言，可具體舉例：BYK Chemie Japan公司製之BYK-300、BYK-306、BYK-307、BYK-310、BYK-315、BYK-322、BYK-323、BYK-325、BYK-330、BYK-331、BYK-333、BYK-337、BYK-341、BYK-344、BYK-345、BYK-347、BYK-348、BYK-349、BYK-370、BYK-375、BYK-377、BYK-378、BYK-UV3500、BYK-UV3510、BYK-UV3570、BYK-Silclean3700、或BYK-Silclean3720。又，上述之外，就矽氧烷系平坦材料而言，能夠使用Momentive公司製之TSF410、TSF411、TSF4700、TSF4701、XF42-B0970、TSF4730、YF3965、TSF4421、XF42-334、XF42-B3629、XF42-A3161、TSF4440、TSF4441、TSF4445、TSF4450、TSF4446、 TSF4452、或TSF4460。又，上述之外，就矽氧烷系平坦材料而言，能夠使用共榮社化學公司製之Polyflow KL400X、Polyflow KL400HL、Polyflow KL401、Polyflow KL402、Polyflow KL403、或Polyflow KL404等。
還有，平坦材料係為了能防止平坦材料從樹脂脫離，宜選擇能夠將-OH基(羥基)或雙鍵導入平坦材料中而與樹脂進行反應之材料。就具有-OH基之平坦材料而言，可具體舉例：BYK-394、BYK-370、BYK-375、BYK-377。又，就具有雙鍵之平坦材料而言，可舉例：BYK-UV3500、BYK-UV3570、RS-75。
在上述之平坦材料中，於塗布保護層45之後，拒水基向外而自我組織地排列於保護層45之表面。因此，於硬化保護層45之際，能夠提高保護層之拒水性。又，平坦材料較佳為具有游離射線硬化型反應基。由於平坦材料具有游離射線硬化型反應基，於此平坦材料被導入保護層中之情形下，能夠提高保護層之耐久性。藉由提高保護層之拒水性，能夠防止光電轉換層中所含之電解質侵蝕保護層。又，能夠防止吸附從光電轉換層所脫離的增感劑，故能夠防止效率之降低。
又，就水對於保護層45之表面的接觸角而言，較佳為70°以上130°以下。若接觸角低於70°時，容易引起保護膜與電解質之接觸而導致耐久性之降低。若接觸角為130°以上時，於塗布保護層45之際，由於與基底之金屬配線層43或透明導電層42之相容性差，發生變得容易產生塗布不均或是針孔之問題。還有，此接觸角係使用接 觸角計(協和界面科學公司製、CA-X型)，在乾燥狀態(20℃-65%RH)下，針尖端製成直徑1.8mm之液滴，使此液滴接觸於保護層之表面後測得。所謂接觸角係在具有水平面之固體與在該水平面上所滴下的液體(液滴)接觸之點對液體表面之切線、與固體表面所成之夾角，定義為以包含液體側的角度。還有，將蒸餾水作為液體使用。
又，就該純水接觸角之測定方法而言，係依照JIS-R3257所測得。
又，保護層45亦可含有無機微粒。由於無機微粒係高的耐溶劑性及耐藥品性，能夠彌補保護層45為樹脂所致的耐溶劑性等之降低。
亦即，由於保護層45含有無機微粒，在色素增感太陽能電池之製造步驟中，能夠抑制電解質層侵蝕保護層45。還有，能夠將光散射性賦予保護層45，故能夠使光電轉換效率提高。
就能夠添加於保護層45之無機微粒而言，可舉例：二氧化矽、滑石或氧化鈦之微粒。又，無機微粒之形狀並未予以特別限定。作為無機微粒之一次粒徑係利用光散射法測得之情形下，較佳為1nm以上5μm以下，更佳為10nm以上3μm以下。一次粒徑較上述範圍為小之情形，於現階段中，成本上實用為困難。一次粒徑較上述範圍為大之情形，有從保護層15脫落之虞，又，保護層15之圖案精確度將會降低之可能性高。無機微粒之添加量係佔保護層45之質量%，若為用以賦予散射性的話，較佳 為0.5質量%以上；若為用以賦予耐溶劑性的話，較佳為5質量%以上。雖然無機微粒添加量之上限並無特別之限制，能形成保護層45之界限為80質量%左右。還有，若為僅以賦予光散射性之目的的話，所添加的微粒亦可為樹脂之微粒。藉由提高保護層45之光散射性，由於並非在金屬配線層43之方向，而是能夠朝向光電轉換層來引導通過保護層45之光，故能夠利用更多的光來發電。
又，於本發明之色素增感太陽能電池中，在透明基材上，金屬配線層與保護層覆蓋對向電極之透明導電層的面積比例較佳為2.5%以上30%以下之範圍內。於上述面積少於2.5%之情形下，具有對向電極之電阻將會上升、光電轉換效率將會降低之情形。又，於上述面積超過30%情形下，由於遮住陽光之比例變大而具有光電轉換效率將會降低之情形。
[觸媒層]
於本發明之色素增感太陽能電池中，使其覆蓋透明導電層42與保護層45的方式來形成觸媒層47。作為形成觸媒層47之材料，能夠使用鉑、鉑化合物、碳、或導電性高分子。從具優越之透明性之觀點，就上述之材料而言，特佳為使用鉑或導電性高分子。還有，從具優越之觸媒能力之觀點，最好為使用鉑。就以鉑所形成的薄膜層之厚度而言，較佳為0.5nm以上100nm以下。若以鉑所形成的薄膜之厚度為0.5nm以下時，觸媒機能為不足，無法獲得充分之電流。又，若以鉑所形成的薄膜之厚度為100nm以上時，由於全部光線穿透率將會降低，光電轉 換效率將會降低。又，使用導電性高分子之情形，薄膜之厚度較佳為5nm以上100nm以下。又，作為導電性高分子，能夠適合使用PEDOT/PSS或聚苯胺。
接著，針對由如上述所構成的本實施形態之色素增感太陽能電池之製造方法進行說明。
[透明導電層形成步驟]
首先，如第5圖所示，例如在藉由透明之聚萘二甲酸乙二酯所形成的薄膜狀基材41上，利用濺鍍法，形成由添加錫之氧化銦所構成的透明導電層42。又，於其後，為了使對於透明導電層42之金屬配線層43的緊貼性提高，亦可進行UV臭氧處理等之表面處理。
[金屬配線層形成步驟]
接著，利用網板印刷法，藉由將金屬配線層43格子狀配置於透明導電層42上而形成金屬配線層43。此時，將金屬配線層形成材料塗布於透明導電層42上後，在透明基材41之硬化基準溫度以下烘烤1小時以下，使金屬配線層43硬化。之後，為了使透明導電層42與金屬配線層43之緊貼性提高，亦可進行UV臭氧處理等之表面處理。
[保護層形成材料塗布步驟]
接著，利用網板印刷法等，如第6圖所示，使其被覆金屬配線層43的方式來塗布環氧系樹脂之保護層形成材料45c。作為保護層形成材料45c，例如為使環氧系樹脂溶解於溶劑中之材料，使用具有絕緣性之材料。於塗布保護層形成材料45c之階段中，離開金屬配線層43與保護層形成材料45c之界面的表面中央部係平坦地形成。
[保護層形成步驟]
接著，在透明基材41之硬化基準溫度以下，進行保護層形成材料45c之烘烤1小時以下而使其硬化，如第7圖所示，形成保護層45。保護層形成材料45c係具有於進行硬化之際使所突出的角部變圓之性質。認為此理由係由於保護層形成材料45c為糊狀且具備流動性，藉由對金屬配線層43予以塗布後靜置一定時間，沿著金屬配線層43而平坦化。又，於藉由加熱而使用所硬化之材料時，增強因加熱時之回填效果而使角部變圓之傾向。又，於使用游離射線硬化材料且未經加熱步驟之情形下，藉由平坦劑之添加或黏度之調整而能夠彌補保護層之平坦。
如第7圖所示，在本發明之色素增感太陽能電池中之保護層的剖面形狀較佳為不具有角部，從兩邊緣逐漸向中間部彎曲而帶有圓形之形狀(R形狀)。由於保護層具有R形狀，能夠減少保護層與電解質層之接觸面積，又，能夠從外部而將應力施加至所得之色素增感太陽能電池之情形下，將會難以損壞。
藉由以如上述之條件進行烘烤，使保護層硬化而在保護層形成材料45c之上述所平坦形成的面也具有圓形。為了藉由平坦化而使保護層45具有圓形的方式來形成，保護層形成材料45c之黏度為1Pa‧s以上低於10Pa‧s範圍之情形，平坦時間較佳為10秒鐘以上；10Pa‧s以上低於100Pa‧s之情形，平坦時間較佳為30秒鐘以上；100Pa‧s以上低於2000Pa‧s之情形，平坦時間較佳為1分鐘以上。
平坦溫度較佳為20℃以上150℃以下，進一步較佳為40℃以上120℃以下。針對進行平坦之溫度，亦可使保護層形成材料45c成為既定之黏度範圍的方式來設定。
就使保護層形成材料45c成為具有既定之圖案形狀的方式來配置之方法而言，若根據噴墨法等之直接描繪的話，從配置初期起，以剖面帶有圓形之形狀而形成。因而，除了不需要平坦之工夫以外，也不需要光罩。因此，保護層45係在垂直於金屬配線層43之軸線C1的剖面，使離開透明導電層42之側面45a從兩邊緣朝向中央部45b而向離開透明導電層42突出之方向的方式來形成。
[觸媒層形成步驟]
就觸媒層形成方法而言，觸媒層為鉑之情形，最適合能夠利用濺鍍法或CVD法，即使其他之方法也無妨。
鉑層之形成能夠使用濺鍍裝置，藉由磁控管濺鍍法而進行。藉由將利用上述之方法直到保護層所形成的透明基材裝配於腔內、進行濺鍍，能夠形成作為觸媒層之鉑層。又，所形成的鉑層之厚度係藉由使用微細形狀測定機進行測定而能夠確認。
又，於利用導電性高分子或碳作為觸媒層之際，藉由使用含有導電性高分子或碳之塗布液而塗布，能夠形成觸媒層。塗布方法並未予以特別限制，能夠利用使用輥塗布機、照相凹版塗布機、微型照相凹版塗布機、刀塗布機、棒塗布機、線塗布機、模頭塗布機、或是使用浸漬塗布機等之可均勻塗布的方法。又，就其他之塗布方法而言，也能夠使用噴墨法或網板法。將利用上述中 任一種方法所形成的導電性高分子或是碳作為觸媒層使用。又，觸媒層之膜厚係藉由利用SEM等觀察剖面而能夠求出。
此色素增感太陽能電池係在對向電極40中，主要將光從無金屬配線層43及保護層45之部分，亦即從已積層透明基材41、透明導電層42、及觸媒層47之部分導入光電轉換層20。因而，已積層透明基材41、透明導電層42、及觸媒層47之部分的全部光線穿透率有助於光電轉換效率。將上述積層部分定義為窗部分，在對向電極40中之窗部分的全部光線穿透率較佳為60%以上95%以下。由於一旦全部光線穿透率提高時，光電轉換效率將會提高，窗部分的全部光線穿透率更佳為70%以上95%以下。
[光電轉換層形成步驟]
在電極基板10上，將含有平均粒徑不同的至少2個半導體粒子之水性糊塗布在顯示於第9圖之電極基板10上而形成塗膜20a。又，本製造方法所用之糊係含有半導體粒子，能夠適時選擇黏著劑或溶劑。
含有構成光電轉換層20之特定半導體粒子群的糊之調製方法，雖然未予以特別限定，例如較佳使用藉由4級銨鹽而水解醇鹽之鹼性法。於此鹼性法中，具體而言，為了獲得半導體小粒子之醇鹽係藉由根據4級銨鹽而水解後獲得，同樣地，為了獲得半導體大粒子之醇鹽係藉由根據4級銨鹽而水解後獲得，藉由混合此等，能夠調製含有特定半導體粒子群之糊。所獲得的半導體粒子之平均粒徑係藉由調整水解所供應的4級銨鹽之添加量而能 夠控制，越增大4級銨鹽之添加量，能夠獲得平均粒徑越小的半導體粒子。
例如能夠將氫氧化四甲基銨(TMAH)作為4級銨鹽使用，但針對甲基則未予以限定，能夠舉例具有碳數1至4個烷基之材料。又，作為為了獲得半導體大粒子之醇鹽能夠使用構成上述半導體粒子之金屬醇鹽。具體而言，例如半導體粒子為二氧化鈦粒子之情形，能夠將Ti(OC3H5)4作為半導體粒子之醇鹽使用，將TMAH作為4級銨鹽使用。
將糊塗布於電極基板10上之方法並未予以特別限制，例如能夠依照刮刀法、噴霧法、或網板印刷法等之習知各種方法而進行。在金屬基板10上之塗布有糊的區域將會發揮作為工作電極之機能，能夠依照用途而適當選擇此工作電極區域之面積。
[乾燥步驟]
於將半導體粒子塗布於金屬電極10上之後，使半導體粒子彼此電子式接觸的同時，也為了使塗膜強度提高及為了使與金屬電極10之緊貼性提高，較佳為進行所塗布之糊的加熱處理。較佳的加熱溫度範圍為40℃以上700℃以下，更佳為100℃以上600℃以下。又，加熱時間較佳為10分鐘或10小時左右。
[光電轉換層形成步驟]
使增感色素附載於氧化物半導體多孔質膜20b中而形成光電轉換層20之方法並未予以特別限定，例如，可舉例：使增感色素溶解於醇類、腈類、硝甲烷、鹵化烴 、醚類、二甲基亞碸、醯胺類、N-甲基吡咯啶酮、1,3-二甲基咪唑酮、3-甲基唑啶酮、酯類、碳酸酯類、酮類、烴、或水等之溶劑中，或是上述溶劑為混合2種以上之混合溶劑中，利用將氧化物半導體多孔質膜20b浸漬於此溶解液中之浸漬法、噴霧塗布法、或印刷塗布法等而形成光電轉換層。
接著，如第2圖所示，藉由在光電轉換層20上形成電解質層30，進一步在電解質層30上，將電解質層30夾於光電轉換層20與對向電極40之間的方式來配置對向電極40而完成色素增感太陽能電池。
如上所說明，若根據本實施形態之色素增感太陽能電池及色素增感太陽能電池之製造方法，將金屬配線層43配置於透明導電層42上。因此，能夠藉由金屬配線層14而降低透明導電層12之電阻。又，利用保護層45被覆金屬配線層43而分離金屬配線層43與電解質層30。因此，一般而言，形成電解質層30之電解質將會滲透於金屬配線層43中，造成腐蝕，但是藉由以保護層45分離電解質層30與金屬配線層43，能夠防止因電解質層30所造成的金屬配線層43之腐蝕而使耐久性提高。
保護層45係使面45a從兩邊緣朝向中間部45b而向離開透明導電層42之方向突出的方式來形成。因而，與未突出之情形作一比較，能夠減少保護層45與電解質層30之接觸面積。因此，保護層45變得難以受到電解質之影響。
又，射入透明基材41之光係透過透明基材41、透明 導電層42、及電解質層30而射入光電轉換層20。還有，藉由在光電轉換層20中之增感劑吸收所射入的光，使電子發生。未被增感劑吸收的光係一面散射而改變行進方向，一面經光電轉換層20及金屬基板10而反射，再度通過電解質層30而再射入對向電極40。此時，藉由保護層45含有容易散射之物質，能夠再度向光電轉換層而反射光。
保護層45係利用透明之樹脂所形成之情形，因為針對透過透明基材41及透明導電層42而射入保護層45的光也通過保護層45，透過電解質層30而能射入光電轉換層20，能夠有效地利用於發電。因此，能夠進一步使所射入的光之光電轉換效率提高。
由於透明基材41係藉由樹脂而形成，能夠以捲對捲方式來連續地製造色素增感太陽能電池。由於保護層45係藉由樹脂而形成，一般而言，與金屬配線層43作一比較，保護層45之彈性模數則較小。因此，於以捲對捲方式製作之際，能夠防止金屬配線中發生裂痕。於本發明之色素增感太陽能電池中，保護層45係使面45a從兩邊緣朝向中間部45b而向離開透明導電層42之方向突出的方式來形成。因而，於依照捲對捲方式來製造色素增感太陽能電池之際，即使為具有彎曲色素增感太陽能電池的步驟之情形，與保護層未突出之情形作一比較，由於對於彎曲較強，能夠防止保護層中發生裂痕。
金屬基板10之表面為金屬，為了有效地反射光，能夠使在光電轉換層20未完全被吸收而穿透的光朝向光電 轉換層20進行反射。因而，能夠進一步提高光電轉換層20之光電轉換效率。
於本實施形態之色素增感太陽能電池之製造方法中，藉由在透明基材41中使用樹脂，使對向電極40變得難以裂開，在金屬電極上形成氧化物半導體多孔質膜21。因而，能夠製成可撓性且不會裂開之色素增感太陽能電池。
[實施例]
以下，列舉具體例而進一步詳細說明本發明，但是只要不超過發明之主旨，本發明並不受實施例所限定。
[實施例1] [半導體多孔質層之製作]
用丙酮洗淨鈦板(JIS-1種類、厚0.3mm)，使用網板印刷機而使其成為5cm×10cm的方式來將以重量比10對1混合18NR-T與18NR-A0之氧化鈦糊(Dyesol公司製)均勻塗布於鈦板之一側面。之後，為了形成半導體多孔質層，在450℃進行氧化鈦糊之5小時加熱處理。此時所形成的半導體多孔質層之膜厚為5μm。又，確認藉X線構造解析所形成的半導體多孔質層為銳鈦礦型氧化鈦。
[光電轉換層之製作]
準備順式雙(異硫氰酸酯)雙(2,2’-二聯吡啶-4,4’-二甲酸)釕(II)雙(四丁基銨)作為增感劑，使其以0.2mM之濃度溶解於乙醇中而獲得色素溶液。還有，使形成上述半導體多孔質層之鈦板24小時浸漬於所獲得的色素溶液中，獲得於半導體多孔質層中附載有增感劑之光電轉換層。
[製作對向電極]
將5cm×10cm之薄片電阻為13Ω/□之ITO/PEN(聚萘二甲酸乙二酯)基板(王子TOBI製/PEN膜厚200μm)作為透明基材41與透明導電層42使用。在該透明基材41及透明導電層42之上製作顯示於第10圖之金屬配線層43。進行印刷用銀糊(煅燒後之比電阻係數為3.5×10-5Ω)之網板印刷，平坦化10分鐘。其後，利用熱風循環爐，在135℃、乾燥60分鐘後形成由銀電路所構成的金屬配線層43。於此，金屬配線層43之電路寬度為500μm，膜厚最大為5μm。又，藉由形成為格子狀金屬配線層43，連結金屬配線層43與集電端子。
進一步藉由使金屬配線層43與保護層相重疊的方式來一面使用CCD相機進行位置重疊且一面藉網板印刷而印刷31X-101(Three Bond公司製)後形成保護層。保護層45之形成寬度係在金屬配線層12之寬方向的兩側，使其從每單側100μm左右之金屬配線層12露出的方式來形成，距離透明導電膜表面之高度係以最大10μm設為目標。因而，在金屬配線層43上所積層的保護層45之厚度最大約為5μm。
還有，藉由在其上蒸鍍鉑而形成觸媒層。為了觸媒層之形成，藉由使用濺鍍裝置而蒸鍍10nm之鉑。此觸媒層之膜厚係藉由使用XRF而求得。此時之窗部分的全部光線穿透率為70%。還有，此全部光線穿透率係使用影像性測定器(日本電色工業公司製、NDH-2000)而測得。又，金屬配線層與保護層覆蓋在對向電極所配置的透明 導電層之面積的比例為15%。
[色素增感太陽能電池之製作]
使具有上述所製作之光電轉換層的金屬基板與上述所製得的對向電極相向，於將挖開第11圖所示之孔之前的Surlyn 30作為絕緣間隙物而夾住，在周圍配置Surlyn 50。之後，為了形成開孔後之Surlyn 30，在Surlyn 30之2處挖開孔。之後，藉由在開孔之Surlyn 30與Surlyn 50之周圍塗布31X-101，使用氙燈進行3000J/□之光照射而使31X-101硬化。從2處孔之一側注入作為電解質層之電解液。注入後，藉由塗布31X-101，使用氙燈再度進行3000J/□之光照射而使31X-101硬化。經由以上之步驟而形成色素增感太陽能電池。還有，將已溶解碘、碘化鋰、碘化-1,2-二甲基-3-丙基咪唑、及第三丁基吡啶之乙腈溶液作為電解質層形成材料使用。使此等之溶液分別成為0.05M、0.1M、0.6M、及0.5M的方式來在氮氣環境下溶解於乙腈後製得。
還有，上述照射量之單位所用之「J/□」也能夠置換成「J/cm2」。
[實施例2]
除了使用以重量比99.95對0.05之比例來使RS-75與31X-101混合之保護層材料以外，利用與實施例1同樣之方法而製得色素增感太陽能電池。
[實施例3]
除了使用以重量比99.95對0.05之比例來使BYK-UV 3500與31X-101混合之保護層材料以外，利用與實施例1 同樣之方法而製得色素增感太陽能電池。
[實施例4]
除了使用以重量比99.95對0.05之比例來使BYK-350與31X-101混合之保護層材料以外，利用與實施例1同樣之方法而製得色素增感太陽能電池。
[比較例1]
除了製作對向電極之步驟以外，利用與實施例1同樣之方法而製得色素增感太陽能電池。
[製作比較例1之對向電極]
將5cm×10cm之片電阻為13Ω/□之ITO/PEN(聚萘二甲酸乙二酯)基板(王子TOBI製/PEN膜厚200μm)作為透明基材41與透明導電層42使用。
在該透明基材41及透明導電層42之上製作顯示於第10圖之金屬配線層43。進行印刷用銀糊(煅燒後之比電阻係數為3.5×10-5Ω)之網板印刷，平坦化10分鐘後，利用熱風循環爐，在135℃、乾燥60分鐘後形成由銀電路所構成的金屬配線層43。於此，金屬配線層43之電路寬度為500μm，膜厚最大為5μm。又，藉由形成為格子狀金屬配線層43，連結金屬配線層43與集電端子。進一步藉由在其上蒸鍍鉑而形成觸媒層。為了觸媒層之形成，使用濺鍍裝置而蒸鍍10nm之鉑。此觸媒層之膜厚係藉由使用XRF而求得。
[比較例2] [製作比較例2之對向電極]
除了製作對向電極之步驟以外，利用實施例1之方法而製得色素增感太陽能電池。
將5cm×10cm之片電阻為13Ω/□之ITO/PEN(聚萘二甲酸乙二酯)基板(王子TOBI製/PEN膜厚200μm)作為透明基材41與透明導電層42使用。又，藉由使用濺鍍裝置而如第10圖所示的方式來蒸鍍鉑，形成金屬配線層。此時鉑之膜厚為1μm。進一步藉由在其上蒸鍍鉑而形成觸媒層。針對觸媒層之形成係使用濺鍍裝置，蒸鍍10nm之鉑。此觸媒層之膜厚係藉由使用XRF而求得。
[比較例3] [製作比較例3之對向電極]
藉由使用濺鍍裝置而在膜厚200μm之PEN(帝人DuPont公司製)上，如第10圖所示的方式來蒸鍍鉑，形成金屬配線層。此時鉑之膜厚為1μm。在其上，使用濺鍍裝置而使片電阻成為13Ω/□的方式來蒸鍍ITO層。進一步藉由在其上蒸鍍鉑而形成觸媒層。針對觸媒層之形成係使用濺鍍裝置，蒸鍍10nm之鉑。此觸媒層之膜厚係藉由使用XRF而求得。
[比較例4] [製作比較例4之對向電極]
藉由在膜厚200μm之PEN(帝人DuPont公司製)上，蒸鍍鉑而形成觸媒層。針對觸媒層之形成係使用濺鍍裝置，蒸鍍10nm之鉑。此觸媒層之膜厚係藉由使用XRF而求得。
[色素增感太陽能電池之性能評估]
使用「陽光模擬器」(Peccell公司製)，一面對實施例1、及比較例1至比較例4所示之步驟所製得的色素增感 太陽能電池照射AM 1.5、100mW/cm2之模擬陽光且一面使用「2400型Source Meter」(KEITHLEY公司製)而測定I-V特性後獲得短路電流、開放電壓、及形狀因子ff之值。又，使用此等之值後依照下式(1)而算出光電轉換效率。將結果顯示於表1。
式(1)：光電轉換效率(%)=[短路電流值(mA/cm2)×開放電壓值(V)×{形狀因子ff/入射光(100mW/cm2)}]×100[色素增感太陽能電池之劣化性能評估]
於溫度40℃/濕度50RH%之環境下，將在實施例1、及比較例1至比較例4所示之步驟所製得的色素增感太陽能電池靜置20天。之後，使用「陽光模擬器」(Peccell公司製)，一面對該色素增感太陽能電池照射AM 1.5、100mW/cm2之模擬陽光且一面使用「2400型Source Meter」(KEITHLEY公司製)而測定I-V特性後獲得短路電流、開放電壓、及形狀因子ff之值。又，使用此等之值後依照式(1)而算出光電轉換效率。將所算出的結果顯示於表1。
由表1顯示：在實施例1所示之步驟所製得的本發明之色素增感太陽能電池能夠獲得高的轉換效率且不會劣化。又，在比較例1至比較例3所示之步驟所製得的色素增感太陽能電池中，藉由設置於對向電極之金屬配線層將會因電解質層造成劣化而使內部電阻上升、電池性能降低。又，於比較例4中，由於在對向電極未設置金屬配線層，從初始階段起，內部電阻高而無法獲得所欲之電池性能。
1‧‧‧電極基板
1a‧‧‧透明基材
1b‧‧‧透明導電膜
3‧‧‧多孔質層
5‧‧‧光電轉換材料
7‧‧‧負極
8‧‧‧電解質層
10‧‧‧電極基板
11‧‧‧透明基材
12‧‧‧保護層
13‧‧‧配線
14‧‧‧金屬配線層
15‧‧‧保護層
20‧‧‧光電轉換層
20a‧‧‧塗膜
20b‧‧‧氧化物半導體多孔質膜
21‧‧‧氧化物半導體多孔質膜
25‧‧‧增感劑
30‧‧‧電解質層
40‧‧‧對向電極
41‧‧‧透明基材
42‧‧‧透明導電層
43‧‧‧金屬配線層
43a‧‧‧面
43b‧‧‧面
45‧‧‧保護層
45a‧‧‧面
45b‧‧‧中間部
45c‧‧‧保護層形成材料
47‧‧‧觸媒層
50‧‧‧Surlyn
C1‧‧‧軸線
S‧‧‧基準線
第1圖係顯示習知之色素增感太陽能電池之剖面示意圖。
第2圖係顯示本發明之色素增感太陽能電池之剖面示意圖。
第3圖係顯示在本發明之色素增感太陽能電池中之金屬配線層及保護層之說明圖(剖面圖)。
第4圖係顯示在本發明之色素增感太陽能電池中之金屬配線層及保護層之說明圖(俯視圖)。
第5圖係顯示在本發明之色素增感太陽能電池中之製造步驟(對向電極形成步驟)之說明圖(剖面圖)。
第6圖係顯示在本發明之色素增感太陽能電池中之製造步驟(對向電極形成步驟)之說明圖(剖面圖)。
第7圖係顯示在本發明之色素增感太陽能電池中之製造步驟(對向電極形成步驟)之說明圖(剖面圖)。
第8圖係顯示在本發明之色素增感太陽能電池中之金屬配線層及保護層之說明圖(剖面圖)。
第9圖係顯示在本發明之色素增感太陽能電池中之製造步驟(光電轉換層形成步驟)之說明圖(剖面圖)。
第10圖係顯示在本發明之色素增感太陽能電池中之金屬配線層之說明圖(俯視圖)。
第11圖係顯示本發明之色素增感太陽能電池之示意圖(側面圖)。
10‧‧‧電極基板
12‧‧‧透明導電層
20‧‧‧光電轉換層
21‧‧‧氧化物半導體多孔質膜
25‧‧‧增感劑
30‧‧‧電解質層
40‧‧‧對向電極
41‧‧‧透明基材
42‧‧‧透明導電層
43‧‧‧金屬配線層
45‧‧‧保護層
47‧‧‧觸媒層

Claims (13)

  1. 一種色素增感太陽能電池，其特徵為具備：負極基板、在該負極基板上所形成的附載增感劑之光電轉換層、在該光電轉換層上所形成的電解質層、與在該電解質層上所形成的對向電極；該對向電極係具備：透明基材、在該透明基材上所形成的透明導電層、在該透明導電層上所設置的具有既定圖案形狀之金屬配線層、藉由含有絕緣性樹脂之材料所形成的被覆具有該既定圖案形狀的金屬配線層之保護層、及被覆該透明導電層與該保護層之觸媒層。
  2. 如申請專利範圍第1項之色素增感太陽能電池，其中該絕緣性樹脂係包含氟系平坦劑。
  3. 如申請專利範圍第1項之色素增感太陽能電池，其中該絕緣性樹脂係包含含有矽氧烷系平坦劑之平坦劑。
  4. 如申請專利範圍第1項之色素增感太陽能電池，其中該絕緣性樹脂係包含含有丙烯酸系平坦劑之平坦劑。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之色素增感太陽能電池，其中於該對向電極中，積層有該透明基材、該透明導電層、及已積層該觸媒層之部分的全部光線穿透率為60%以上95%以下之範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之色素增感太陽能電池，其中於該對向電極中，該金屬配線層與該保護層被覆透明基材上之該透明導電層的面積比例為2.5%以上30%以下。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之色素增感太陽能電池，其中該透明導電層的表面電阻值為0.1Ω/□以上1000Ω/□以下之範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之色素增感太陽能電池，其中該金屬配線層係由具有5×10-3Ω‧m以下之比電阻的金屬或合金而形成。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之色素增感太陽能電池，其中該金屬配線層係由鋁、銅、鈦、或銀而形成。
  10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之色素增感太陽能電池，其中該絕緣性保護層係含有無機粒子。
  11. 如申請專利範圍第10項之色素增感太陽能電池，其中該無機粒子係一次粒徑為1nm以上5μm以下之範圍內。
  12. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之色素增感太陽能電池，其中該觸媒層係含有鉑、含鉑化合物之化合物、含碳之化合物、或是含導電性高分子之化合物。
  13. 一種色素增感太陽能電池之製造方法，其為具備積層有負極基板、在該負極基板上所形成的附載增感劑之光電轉換層、在該光電轉換層上所形成的電解質層、與在該電解質層上所形成的對向電極的色素增感太陽能電池中之該對向電極之製造方法；其特徵為： 在透明基材上形成透明導電層，在該透明導電層上形成具有既定圖案形狀之金屬配線層，使其被覆具有該既定圖案形狀的金屬配線的方式來塗布含有保護層材料之塗液，而保護層材料係含有絕緣性樹脂，使該保護層材料硬化而形成保護層，使其被覆該透明導電層與該保護層的方式來形成觸媒層。
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